O papel principal de um engenheiro de ciência de materiais é levar o conhecimento adquirido em áreas como física, química e cristalografia e aplicar esse conhecimento a aplicações práticas, como a construção de máquinas, edifícios ou novas formas de matéria. O campo da engenharia de ciência dos materiais é um campo amplo e interdisciplinar que serve muitas funções no mundo industrializado moderno. Os próprios cientistas de materiais podem se concentrar apenas na natureza teórica das propriedades da matéria. É seu papel descobrir essas propriedades e como suas interações físicas mudam dependendo das condições locais. Os engenheiros, no entanto, concentram-se no que pode ser feito com o conhecimento do corpo de materiais que foi estabelecido pela ciência.
Um engenheiro de ciência de materiais trabalha em projetos que envolvem muitas das ciências físicas, bem como algumas das ciências da vida. Sua educação, portanto, deve incluir uma ampla gama de disciplinas. Não é incomum encontrar pesquisadores no campo que tenham vários diplomas, geralmente em física ou química e alguma forma de engenharia, com conhecimentos em genética ou microbiologia. As principais indústrias que continuarão a ter uma forte demanda por um engenheiro de ciência de materiais são as da medicina; aplicações espaciais, militares e energéticas; e engenharia de microprocessador. Isso poderia significar que um engenheiro de ciência de materiais trabalharia em campos tão diversos como exploração de petróleo, tratamento de câncer, construção de ponte ou projeto de aeronave, para citar alguns.
Há uma ampla gama de oportunidades abertas para um engenheiro de ciência de materiais. Tradicionalmente, o campo concentrava-se na aplicação de conhecimentos de materiais, desde o estudo de metalurgia, cerâmica e polímeros aos métodos tradicionais de construção. A pesquisa de materiais está sendo acoplada aos avanços da engenharia de maneiras inéditas. Um engenheiro de ciência de materiais pode trabalhar com uma empresa farmacológica para desenvolver dispositivos direcionados de administração de medicamentos para células tumorais, com uma organização militar para desenvolver armaduras de autocura ou com um fabricante de roupas para desenvolver material impermeável a manchas. Todas essas aplicações foram possíveis pelos engenheiros da ciência dos materiais e é provável que muitas outras sejam desenvolvidas.
Um dos campos de destaque para um engenheiro de ciência de materiais está na pesquisa e desenvolvimento de nanotecnologia. A nanotecnologia também é um campo interdisciplinar, preocupado com a engenharia de materiais e máquinas em escala – em pelo menos uma dimensão, como largura ou comprimento – de 100 nanômetros ou menos. Um nanômetro tem um bilionésimo de metro. Para ilustrar o tamanho envolvido na nanotecnologia, um glóbulo vermelho humano médio tem geralmente cerca de 100 nanômetros de diâmetro.